病毒的致瘤機制

 

人乳頭瘤病毒為例

HPV能引起人類(lèi)皮膚和粘膜的多種良性乳頭狀瘤或疣，某些型別感染還具潛在的致癌性。HPV與生殖道腫瘤的發(fā)生有密切關(guān)系，并與口腔、咽、喉、氣管等處的乳頭狀瘤和皮膚的疣等良性病變有關(guān)，其中與宮頸癌發(fā)生的關(guān)系最引人關(guān)注。隨著(zhù)分子生物學(xué)和分子流行病學(xué)的迅速發(fā)展，病毒感染與腫瘤的關(guān)系受到廣泛重視。自Durst等應用核酸雜交技術(shù)在宮頸癌組織中檢測到HPV16型和18型DNA以來(lái)，眾多學(xué)者從臨床到分子生物學(xué)等不同方面對HPV與宮頸癌的相關(guān)性進(jìn)行了大量研究。其與宮頸腫瘤的病因學(xué)關(guān)系也日益明了，WHO于1992年宣布HPV是引起宮頸癌的首要因素,是僅次于乙肝病毒與肝癌相關(guān)強度的一個(gè)病毒致癌因子。

 

E5蛋白  

    HPV16的E5蛋白是一個(gè)含84個(gè)氨基酸的疏水膜蛋白，主要散在分布在內質(zhì)網(wǎng)及高爾基體上。HPV16E5不能永生化原始的人角質(zhì)細胞C；但能協(xié)同E6和E7，發(fā)揮很重要的補充作用。 

 

    E5蛋白主要生物活性是通過(guò)結合溶酶體ATP酶上16 kD的脂蛋白l2o J，抑制H 通過(guò)，使EGFR降解受阻，EGFR數目增多，EGF與EGFR作用后所激活的各種信號通路興奮時(shí)間延長(cháng)。如表達HPV16E5的細胞在予以EGF后，可觀(guān)察到MAP激酶活性增強，C·Fos和C-Jun的表達增加。這提示E5可能通過(guò)MAP激酶途徑來(lái)發(fā)揮其致癌作用。大多數HPV的上游調節區域包括AP．1的結合位點(diǎn)，并存在于表達E5的細胞中，由于C．Fos和C—Jun的表達增加，HPV的上游調節區啟動(dòng)子轉錄水平有所增加，因此HPV E5蛋白對于E6和E7蛋白的產(chǎn)生非常重要。另外，EGF是人角質(zhì)細胞通過(guò)G 期所必需的細胞因子，E5的活性提示它可通過(guò)EGF來(lái)促進(jìn)細胞周期進(jìn)展。

 

   　HPV11和16 E5蛋白在N1H3T3細胞株中能抑制p21抑癌基因的表達，并使人角質(zhì)細胞永生化。提示p21基因的表達受抑可能是癌基因所介導的生長(cháng)刺激的機制之一[21]。

 

E6蛋白

    　E6蛋白是一個(gè)含151個(gè)氨基酸的蛋白，包括2個(gè)鋅指狀結構。E6蛋白能有效地使人乳腺上皮細胞永生化，與E7協(xié)同作用使人包皮角質(zhì)細胞(HFK)永生化。

 

　　E6的主要功能是通過(guò)與p53和一種泛素連接酶E6．AP形成復合物，使p53泛素化分解而失去作用。E6還能通過(guò)將p53阻滯在胞漿內來(lái)阻止p53作用。E6對p53的抑制作用在HPV感染過(guò)程中非常重要，因為HPVE7單獨表達時(shí)，可以提高p53含量；HPVE2能誘導依賴(lài)p53的凋亡作用。p53升高以及誘導依賴(lài)p53的凋亡很可能在病毒復制前即可殺死感染細胞。表達E6的細胞能阻滯p53所誘導的細胞周期停滯及凋亡，因此，E6對p53的作用是增殖感染的重要部分，它的這一功能使有基因異常的細胞得以持續增殖。有文獻報道，HPV16E6蛋白能通過(guò)抑制p53的聯(lián)合興奮因子CBP／p300來(lái)抑制p53的作用。由于p3O0，CBP的一些目標基因參與細胞因子及免疫信號的產(chǎn)生，如IL-6，IL-8。HPVE6對0300／CBP的抑制作用，是HPV感染的免疫抑制機制之一

 

    除了與p53作用，HPV18E6還能通過(guò)E6-AP蛋白泛肽作用降解凋亡前蛋白Bak，這種與Bak的作用可能是不依賴(lài)p53的凋亡抑制作用。另有實(shí)驗表明E6通過(guò)形成C—myc—E6一E6．AP復合物來(lái)阻止C．myc所介導的凋亡，以保證病毒感染的持續存在。

 

    與E7類(lèi)似，E6同樣也能繞過(guò)多種細胞周期負性因子的調控，如pl6和p27所致的G 期細胞周期停滯，使細胞進(jìn)入DNA合成期(S期)。[22-25]

 

E7蛋白  

 

    E7蛋白是包括98個(gè)氨基酸的磷酸化核酸蛋白，共分為3個(gè)功能區CR1，CR2，CR3。E7通過(guò)位于c末端的鋅指狀結構形成二聚體；N末端的CR1和CR2區對E7蛋白的體外轉化有重要作用。E7是HPV的主要致癌蛋白，高危型HPV(16、18、31)E7單獨即能使人角質(zhì)細胞(HFK)永生化。

 

   E7通過(guò)CR2區的LXCXE結構特異地與Rb第649—772位氨基酸的口袋結構結合，并釋放核轉錄因子E2F，使細胞進(jìn)入DNA合成期。有趣的是LXCXE結構的氨基酸序列在許多病毒蛋白及細胞內Rb結合蛋白中亦存在⋯ ，如腺病毒的E1A蛋白、猿病毒40大T抗原(SV40LTAG)、CyclinD和組氨酸去乙�；�酶(HDAC)等。這個(gè)區域的高度保守性提示，病毒蛋白與pRb結合在其致病過(guò)程中具有重要作用，且E7能與細胞內蛋白競爭結合pRb。最近的研究表明，E7 c末端區域(CR3)能與pRb的第803位氨基酸至第841位氨基酸之間的區域相作用，導致E2F因子游離，游離的E2F因子進(jìn)入核內，與一系列具有共同特殊序列的基因啟動(dòng)子結合，如C．Myc，C．Myb，CDC．2，腺苷酸激酶，二氫葉酸還原酶和DNA聚合酶．Or．基因，結合后的復合物不僅能誘發(fā)DNA復制(S期)所需基因的轉錄；同時(shí)能誘導產(chǎn)生G 期調節因子，包括CyclinA和CyclinE，進(jìn)一步對pRb磷酸化，導致G 期的調節失控。E7對CyclinE和CyclinA的影響。能延長(cháng)宿主細胞終未分化時(shí)間，有利于病毒自身復制。

 

  高危型HPV和低危型HPV E7與Rb的結合力是不同的E2。這與LXCXE結構附近的序列有關(guān)，HPV6E7蛋白第20位氨基酸是甘氨酸，而HPV16E7蛋白在相應位置則為天冬氨酸 。

 

    E7對E2F的影響，除了依賴(lài)pRb途徑，E7還能直接結合E2F，并興奮其轉錄活性E2。E7還能通過(guò)結合組氨酸去乙�；�酶復合物(HDAC．1)組成部分Mi2．B來(lái)抑制HDAC．1作用E4，HDAC．1能與pRb協(xié)作抑制E2F轉錄因子活性，在細胞周期調控中有重要作用。E7與HDAC之間的作用提供了E7能減弱基因轉錄抑制的另一個(gè)機制。

 

    除了對E2F轉錄因子的作用，E7能與AP-1(acti．vator protein-1)轉錄因子家族作用。AP-1轉錄因子家族包括C-Jun，JunB，C-Fos等，AP-1轉錄因子介導早期有絲分裂。有研究發(fā)現，一方面E7鋅指狀結構能與C．Jun的第224—249位氨基酸結合，激活細胞周期早期進(jìn)展基因，在E7轉化過(guò)程中起重要作用。另一方面E7的LXCXE結構能抑制pRb對C．Jun轉錄的興奮，使細胞分化脫離細胞周期進(jìn)展。HPVE7對細胞分化及細胞周期進(jìn)展的影響是通過(guò)一個(gè)復雜的模式進(jìn)行的。E7還能與一些基本的轉錄因子結合(如TATA結合蛋白TBP和TBP相關(guān)因子-110)來(lái)介導它對基因轉錄的影響。

 

    E7蛋白的表達導致多種細胞周期負性調控的信號失效，包括p53介導的生長(cháng)停滯，TGF-p介導的生長(cháng)抑制、p16所介導的細胞周期停滯p21和p27所介導G ／S期阻滯等。體外實(shí)驗表明，HPVE7能結合并滅活p21，克服p21介導的對CyclinE和CyclinA相關(guān)激酶CDK2的抑制，并能阻滯p21對依賴(lài)增殖細胞核抗原(PCNA)DNA復制的抑制作用，從而減弱p21的雙重抑制作用。由于p21也可不依賴(lài)pRb來(lái)抑制E2F活性，因此導致p21抑制作用的進(jìn)一步喪失。盡管E7能使細胞免于p53所介導的細胞周期阻滯，但表達E7細胞凋亡水平升高，這可能與DNA復制末期E7直接與CyclinA作用，導致依賴(lài)CyclinA的E2F失活過(guò)程的失效有關(guān)[26-29]。